JP2006006067A - Brushless dc motor driving apparatus - Google Patents

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Noriyuki Hatayama
敬之 畑山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a brushless DC motor driving apparatus for reducing a switching loss in comparison with a sinusoidal wave and improving a utilization rate of an induced voltage. <P>SOLUTION: A trapezoidal wave that can conduct 120-degree enegization on the basis of periods and timing of rotational pulses from three hall ICs disposed in the vicinity of a stator is generated. PWM control is implemented on the basis of the trapezoidal wave. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ブラシレスDCモータをインバータ回路で制御する駆動装置に関するものである。   The present invention relates to a drive device that controls a brushless DC motor by an inverter circuit.

ブラシレスDCモータ(以下、単にモータという)の駆動方法は、回転子の位置を検出するホールICからの位置信号や、固定子巻線の誘起電圧を用いて回転子の回転位置を検出し、この検出した回転位置と外部からの速度指令信号に基づいてPWM制御を行い、固定子巻線に駆動電流をインバータ回路の各スイッチング素子から供給して回転を制御している(例えば、特許文献1参照)。
特開2004−23823公報
The driving method of a brushless DC motor (hereinafter simply referred to as a motor) detects the rotational position of the rotor using a position signal from the Hall IC that detects the position of the rotor and an induced voltage of the stator winding. PWM control is performed based on the detected rotational position and a speed command signal from the outside, and the rotation is controlled by supplying drive current to the stator windings from each switching element of the inverter circuit (for example, see Patent Document 1). ).
JP 2004-23823 A

モータの高効率化を行おうとして場合には、駆動回路側の誘起電圧の利用率を高める方法がある。この方法を行うときに誘起電圧の利用率の観点から、回転子のロータマグネットの着磁が正弦波の場合には、駆動方式は正弦波通電方式が好ましい。しかしながら、PWM制御方法で正弦波駆動を行おうとした場合には、フルブリッジのインバータ回路の上下のスイッチング素子を常にON/OFFしてPWM制御を行うため、スイッチング損失が高くなり、前記した高効率化に対して相反する結果となる。   In order to increase the efficiency of the motor, there is a method of increasing the utilization rate of the induced voltage on the drive circuit side. When performing this method, from the viewpoint of the utilization factor of the induced voltage, when the magnetization of the rotor magnet of the rotor is a sine wave, the drive method is preferably a sine wave energization method. However, when sine wave drive is attempted by the PWM control method, the upper and lower switching elements of the full-bridge inverter circuit are always turned ON / OFF to perform PWM control, resulting in higher switching loss and higher efficiency as described above. This is a contradictory result.

また、120度通電では誘起電圧の利用率が低いため、これもモータの高効率化において問題点となる。   Moreover, since the utilization rate of the induced voltage is low at 120 degrees energization, this also becomes a problem in increasing the efficiency of the motor.

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、スイッチング損失を正弦波よりも低く、かつ、誘起電圧の利用率を高めることができるブラシレスDCモータの駆動装置を提供する。   Therefore, in view of the above problems, the present invention provides a brushless DC motor driving apparatus that can lower the switching loss than a sine wave and increase the utilization of the induced voltage.

請求項1に係る発明は、前記三相のブラシレスDCモータの三相の固定子巻線へ駆動電流をそれぞれ供給するインバーター回路と、前記ブラシレスDCモータの回転子の回転数を検出する回転数検出手段と、前記回転数検出手段からの回転パルスの周期と、外部からの速度指令信号に基づいて前記インバーター回路へ制御信号を出力する制御手段と、を有するブラシレスDCモータの駆動装置において、前記制御手段は、前記回転パルスの周期、タイミングに基づいて矩形波である通電波形を生成する通電回路と、前記回転パルスの周期、タイミングに基づいて立ち上がりの傾斜波と立ち下がりの傾斜波とを生成する台形波生成手段と、前記立ち上がりの傾斜波と前記通電波と前記立ち下がりの傾斜波を合成し、前記速度指令信号によって振幅を決定して台形波を生成する台形波変調波生成手段と、所定の周期で三角波を発振する三角波発振回路と、前記台形波と前記三角波とからPWM変調波を生成するPWM変調回路と、前記PWM変調波に基づいて前記制御信号を生成する駆動回路と、を有することを特徴とするブラシレスDCモータの駆動装置である。   According to a first aspect of the present invention, there is provided an inverter circuit for supplying a driving current to the three-phase stator winding of the three-phase brushless DC motor, and a rotation speed detection for detecting the rotation speed of the rotor of the brushless DC motor. In the brushless DC motor driving apparatus, the control device includes: a control means for outputting a control signal to the inverter circuit based on a speed command signal from the outside and a period of a rotation pulse from the rotation speed detection means; The means generates an energization circuit that is a rectangular wave based on the period and timing of the rotation pulse, and generates a rising ramp wave and a falling ramp wave based on the period and timing of the rotation pulse. The trapezoidal wave generating means, the rising ramp wave, the energization wave, and the falling ramp wave are synthesized and are generated by the speed command signal. A trapezoidal modulated wave generating means for generating a trapezoidal wave by determining a triangular wave oscillation circuit that oscillates a triangular wave at a predetermined period, a PWM modulation circuit that generates a PWM modulated wave from the trapezoidal wave and the triangular wave, A brushless DC motor drive device comprising: a drive circuit that generates the control signal based on a PWM modulated wave.

請求項2に係る発明は、前記ブラシレスDCモータの回転子の誘起電圧が台形波になるように、前記回転子のロータマグネットが着磁されていることを特徴とする請求項1に記載のブラシレスDCモータの駆動装置である。   The invention according to claim 2 is characterized in that the rotor magnet of the rotor is magnetized so that the induced voltage of the rotor of the brushless DC motor becomes a trapezoidal wave. It is a drive device of a DC motor.

請求項3に係る発明は、前記通電回路は、120度通電、150度通電、または、180度通電を行うことを特徴とする請求項1に記載のブラシレスDCモータの駆動装置である。   The invention according to claim 3 is the brushless DC motor drive device according to claim 1, wherein the energization circuit conducts 120-degree energization, 150-degree energization, or 180-degree energization.

請求項4に係る発明は、前記立ち上がりの傾斜波と前記立ち下がりの傾斜波の幅が、電気角10度から60度の間の幅をそれぞれ有することを特徴とする請求項1に記載のブラシレスDCモータの駆動装置である。   The invention according to claim 4 is the brushless according to claim 1, wherein the rising slope wave and the falling slope wave have a width of between 10 degrees and 60 degrees, respectively. It is a drive device of a DC motor.

請求項5に係る発明は、前記回転数検出回路は、前記ブラシレスDCモータの回転子の近傍に位置検出素子を有し、前記位置検出素子からの位置信号に基づいて前記回転数を検出することを特徴とする請求項1に記載のブラシレスDCモータの駆動装置である。   According to a fifth aspect of the present invention, the rotation speed detection circuit has a position detection element in the vicinity of a rotor of the brushless DC motor, and detects the rotation speed based on a position signal from the position detection element. The brushless DC motor drive device according to claim 1.

請求項6に係る発明は、前記回転数検出回路は、前記各固定子巻線の誘起電圧を検出し、この検出した各相の誘起電圧に基づいて前記回転数を検出することを特徴とする請求項1に記載のブラシレスDCモータの駆動装置である。   The invention according to claim 6 is characterized in that the rotational speed detection circuit detects an induced voltage of each stator winding and detects the rotational speed based on the detected induced voltage of each phase. A brushless DC motor driving apparatus according to claim 1.

請求項1に係る発明のブラシレスDCモータの駆動装置においては、回転数検出手段によって検出した回転パルスの周期、タイミングに基づいて、台形波を生成し、回転子のロータマグネットの誘起電圧に最適な通電幅を選択することにより、モータ効率の高い駆動装置を実現することができる。   In the brushless DC motor drive device according to the first aspect of the present invention, a trapezoidal wave is generated based on the period and timing of the rotation pulse detected by the rotation speed detection means, and is optimal for the induced voltage of the rotor magnet of the rotor. By selecting the energization width, a drive device with high motor efficiency can be realized.

特に、回転子の誘起電圧が台形波のときは、この台形波に合わせて通電を行うこととなり、誘起電圧の利用率を高め、かつ、スイッチング損失を正弦波より低く、モータの効率化を高めることができる。   In particular, when the induced voltage of the rotor is a trapezoidal wave, energization is performed in accordance with the trapezoidal wave, increasing the utilization of the induced voltage and lowering the switching loss than the sine wave, thereby increasing the efficiency of the motor. be able to.

以下、本発明の一実施形態のモータ10の駆動装置12について、図1〜図3に基づいて説明する。   Hereinafter, a driving device 12 for a motor 10 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

(1)モータ10の構成
本実施形態のモータ10は、三相のブラシレスDCモータであり、例えば、空調機のファンモータとして使用される。また、モータ10の回転子は、S極、N極、S極、N極が交互に着磁された4極である。そして、この回転子が回転することにより三相の固定子巻線に発生する誘起電圧が台形波になるように、前記4極のロータマグネットが着磁されている。
(1) Configuration of Motor 10 The motor 10 of the present embodiment is a three-phase brushless DC motor, and is used as a fan motor of an air conditioner, for example. The rotor of the motor 10 has four poles in which S poles, N poles, S poles, and N poles are alternately magnetized. The four-pole rotor magnet is magnetized so that the induced voltage generated in the three-phase stator winding by the rotation of the rotor becomes a trapezoidal wave.

(2)駆動装置12の構成
駆動装置12は、インバータ回路14、上アーム駆動回路16、下アーム駆動回路18、位置推定回路20、120度通電マトリクス回路(以下、通電回路という)22、台形波変調波形生成回路(以下、変調波形生成回路という)24、カウンタ回路26、台形波生成回路28、三角波発振回路30、コンパレータ32、三相分配回路34から構成されている。
(2) Configuration of Drive Device 12 The drive device 12 includes an inverter circuit 14, an upper arm drive circuit 16, a lower arm drive circuit 18, a position estimation circuit 20, a 120-degree energization matrix circuit (hereinafter referred to as an energization circuit) 22, a trapezoidal wave A modulation waveform generation circuit (hereinafter referred to as a modulation waveform generation circuit) 24, a counter circuit 26, a trapezoidal wave generation circuit 28, a triangular wave oscillation circuit 30, a comparator 32, and a three-phase distribution circuit 34 are configured.

インバータ回路14は、スイッチング素子(例えば、MOS−FET)とダイオードを並列に接続したものを上下に直列に接続し、これらを3組並列に接続したフルブリッジ回路の構成である。このインバータ回路14には、直流のモータ電源36からモータ電流が供給される。このインバータ回路14の6個のスイッチング素子の内、上段のスイッチング素子のゲート端子に、上アーム駆動回路16から制御信号が出力され、各スイッチング素子がON/OFFされる。また、下段の3個のスイッチング素子のゲート端子には、下アーム駆動回路18からの制御信号が出力され、ON/OFFされる。   The inverter circuit 14 has a configuration of a full bridge circuit in which switching elements (for example, MOS-FETs) and diodes connected in parallel are connected in series vertically and three sets thereof are connected in parallel. The inverter circuit 14 is supplied with a motor current from a DC motor power supply 36. Among the six switching elements of the inverter circuit 14, a control signal is output from the upper arm drive circuit 16 to the gate terminal of the upper switching element, and each switching element is turned ON / OFF. A control signal from the lower arm drive circuit 18 is output to the gate terminals of the lower three switching elements, and is turned ON / OFF.

モータ10の回転子のロータマグネットの位置を検出するために、3個の位置検出素子(例えば、ホール素子)38,38,38が設けられ、3個の位置検出素子38,38,38からのパルス状の位置信号は位置推定回路20に出力される。   In order to detect the position of the rotor magnet of the rotor of the motor 10, three position detecting elements (for example, Hall elements) 38, 38, 38 are provided, and the three position detecting elements 38, 38, 38 The pulsed position signal is output to the position estimation circuit 20.

三個のホールICからの位置信号に基づいて、位置推定回路は、三相の回転パルスを通電回路22とカウンタ回路26に出力する。   Based on the position signals from the three Hall ICs, the position estimation circuit outputs a three-phase rotation pulse to the energization circuit 22 and the counter circuit 26.

通電回路22は、モータ10を120度通電行うために、電気角で120度の間だけ誘起電圧が掛かるように、入力した回転パルスに基づいて矩形波の通電波を変調波形生成回路24に出力する。   The energization circuit 22 outputs a rectangular wave energization wave to the modulation waveform generation circuit 24 based on the input rotation pulse so that an induced voltage is applied only for 120 degrees in electrical angle in order to energize the motor 10 by 120 degrees. To do.

カウンタ回路26では、回転パルスに基づいて、各相の位置をカウンタし、台形波生成回路28に出力する。   The counter circuit 26 counts the position of each phase based on the rotation pulse and outputs it to the trapezoidal wave generation circuit 28.

台形波生成回路28では、立ち上がりの傾斜波と立ち下がりの傾斜波を出力する。この詳細については後から詳しく説明する。   The trapezoidal wave generation circuit 28 outputs a rising slope wave and a falling slope wave. This will be described in detail later.

変調波形生成回路24では、外部から入力した速度指令電圧に基づいて振幅が決定され、通電回路22から入力した通電波と台形波生成回路28から入力した立ち上がりと立ち下がりの傾斜波に基づいて三相の台形波をそれぞれ生成する。   In the modulation waveform generation circuit 24, the amplitude is determined based on the speed command voltage input from the outside, and based on the energization wave input from the energization circuit 22 and the rising and falling ramp waves input from the trapezoidal wave generation circuit 28. Generate a trapezoidal wave of each phase.

三角波発振回路30から所定の周期で三角波がコンパレータ32のマイナス端子に入力し、コンパレータのプラス端子には変調波形生成回路28から各相の台形波がそれぞれ入力し、このコンパレータ32で比較されPWM変調波が生成され三相分配回路34に出力される。   A triangular wave is input from the triangular wave oscillation circuit 30 to the negative terminal of the comparator 32 at a predetermined cycle, and a trapezoidal wave of each phase is input from the modulation waveform generation circuit 28 to the positive terminal of the comparator. A wave is generated and output to the three-phase distribution circuit 34.

三相分配回路34では、三相のPWM変調波に基づいて、上段用のスイッチング素子用のPWM変調信号を上アーム駆動回路16に出力し、下段のスイッチング素子用のPWM変調信号を下アーム駆動回路18に出力する。   The three-phase distribution circuit 34 outputs a PWM modulation signal for the upper switching element to the upper arm drive circuit 16 based on the three-phase PWM modulation wave, and drives the PWM modulation signal for the lower switching element to the lower arm. Output to the circuit 18.

上アーム駆動回路16では、入力したPWM変調信号に基づいて、上段のスイッチング素子をON/OFFする制御信号を出力する。   The upper arm drive circuit 16 outputs a control signal for turning on / off the upper switching element based on the input PWM modulation signal.

下アーム駆動回路18も同様に入力したPWM変調信号に基づいて下段のスイッチング素子に制御信号を出力する。   Similarly, the lower arm drive circuit 18 outputs a control signal to the lower switching element based on the input PWM modulation signal.

(3)台形波の生成方法
次に、台形波の生成方法について、図2及び図3に基づいて説明する。
(3) Trapezoidal Wave Generation Method Next, a trapezoidal wave generation method will be described with reference to FIGS.

図2は、一相(例えば、U相)の台形波の波形を示している。   FIG. 2 shows a waveform of a trapezoidal wave of one phase (for example, U phase).

図2において、縦軸が速度指令電圧の電圧値を示し、横軸が電気角を示している。   In FIG. 2, the vertical axis indicates the voltage value of the speed command voltage, and the horizontal axis indicates the electrical angle.

図2において、αの部分の立ち上がり傾斜波と立ち下がり傾斜波は台形波生成回路28で生成する。この場合に、位置推定回路20から出力された回転パルスの周期とタイミングをカウンタ回路26でカウントし、図2において電気角で0度〜40度の間で電圧が上昇するように傾斜波を生成し、160度〜200度の間で電圧が下降するように傾斜波を生成する。   In FIG. 2, the rising slope wave and the falling slope wave of the portion α are generated by the trapezoidal wave generation circuit 28. In this case, the cycle and timing of the rotation pulse output from the position estimation circuit 20 is counted by the counter circuit 26, and a ramp wave is generated so that the voltage rises between 0 degrees and 40 degrees in electrical angle in FIG. Then, a ramp wave is generated so that the voltage falls between 160 degrees and 200 degrees.

図2において、台形波のβの部分は、通電回路22で生成するものであり、位置推定回路20から出力された回転パルスの周期とタイミングに基づいて、電気角で40度の位置で立ち上がり、160度の位置で立ち下がるような矩形の通電波を生成する。すなわち、120度通電の波形を生成する。   In FIG. 2, the β portion of the trapezoidal wave is generated by the energization circuit 22 and rises at a position of 40 degrees in electrical angle based on the cycle and timing of the rotation pulse output from the position estimation circuit 20. A rectangular energization wave that falls at a position of 160 degrees is generated. That is, a 120-degree energization waveform is generated.

変調波形生成回路24では、台形波生成回路28から入力した立ち上がりの傾斜波と立ち下がりの傾斜波及び通電回路22から入力した通電波を合成し、図2に示す台形波を生成する。この場合に、台形波の振幅は、外部から入力した速度指令電圧に基づいて決定する。すなわち、速度指令電圧が高ければ、台形波の振幅も高くなる。   The modulation waveform generation circuit 24 combines the rising slope wave and the falling slope wave input from the trapezoidal wave generation circuit 28 and the energization wave input from the energization circuit 22 to generate the trapezoidal wave shown in FIG. In this case, the amplitude of the trapezoidal wave is determined based on the speed command voltage input from the outside. That is, the higher the speed command voltage, the higher the amplitude of the trapezoidal wave.

なお、台形波生成回路28で生成される立ち下がりと立ち上がりの電気角の幅は、10度〜60度の幅で決定すればよい。この傾斜角は、モータ10の回転子の特性等によって実験的に求めるのがよい。   It should be noted that the falling and rising electrical angle widths generated by the trapezoidal wave generation circuit 28 may be determined in the range of 10 to 60 degrees. This inclination angle is preferably obtained experimentally based on the characteristics of the rotor of the motor 10 or the like.

以上により、回転パルスに基づいて台形波が生成されることとなる。   As described above, a trapezoidal wave is generated based on the rotation pulse.

(4)本実施形態と従来技術との比較
次に、図3に基づいて、本実施形態と従来例との比較を行ないつつ、本実施形態の効果を説明する。
(4) Comparison between this embodiment and prior art Next, based on FIG. 3, the effect of this embodiment is demonstrated, comparing this embodiment with a prior art example.

図3の上段は三相の回転パルスを示し、中段は従来例における120度通電の三相の通電波を示し、下段は本実施形態の三相の台形波を示している。   The upper part of FIG. 3 shows a three-phase rotation pulse, the middle part shows a three-phase energization wave of 120-degree energization in the conventional example, and the lower part shows a three-phase trapezoidal wave of this embodiment.

三相の回転パルスは、例えば、U相の回転パルスHUは、0度でローレベルとなり、180度でハイレベルとなる、すなわち、180度毎に切り替わる。   The three-phase rotation pulse is, for example, a U-phase rotation pulse HU that is at a low level at 0 degrees and a high level at 180 degrees, that is, switches every 180 degrees.

従来例においては、三相の回転パルスに基づいて、上段のスイッチング素子の通電波U,V,Wが生成され、下段のスイッチング素子の通電波のX,Y,Zが生成される。   In the conventional example, energized waves U, V, and W of the upper switching element are generated based on the three-phase rotation pulse, and X, Y, and Z of the energized waves of the lower switching element are generated.

本実施形態においては、上段のスイッチング素子の台形波U,V,Wが生成され、下段のスイッチング素子の台形波X,Y,Zが生成される。   In the present embodiment, trapezoidal waves U, V, and W of the upper switching element are generated, and trapezoidal waves X, Y, and Z of the lower switching element are generated.

この従来例の矩形状の通電波と、本実施形態の台形波を比較した場合に、立ち上がりと立ち下がりの傾斜部分だけ誘起電圧が有効利用され、その利用率を高めることができる。また、矩形波のように立ち下がりと立ち上がりが急俊でないため、トルクリップルが発生しない。さらに、モータ10の回転子の誘起電圧が台形波であるため、この台形波に合わせて通電が行われているため、誘起電圧の利用率を高め、かつ、スイッチング損失を正弦波より低く、モータの効率化を高めることができる。   When the rectangular energized wave of the conventional example is compared with the trapezoidal wave of the present embodiment, the induced voltage is effectively used only at the rising and falling slope portions, and the utilization factor can be increased. Further, since the falling and rising are not steep as in the case of a rectangular wave, torque ripple does not occur. Further, since the induced voltage of the rotor of the motor 10 is a trapezoidal wave, energization is performed in accordance with the trapezoidal wave, so that the utilization rate of the induced voltage is increased and the switching loss is lower than that of the sine wave. Efficiency can be increased.

(変更例)
本発明は、上記実施形態に限らずその主旨を逸脱しない限り種々に変更することができる。
(Example of change)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist thereof.

(1)変更例1
上記実施例では、120度通電を行ったが、これに代えて、150度通電、180度通電でも実施することができる。
(1) Modification 1
In the above-described embodiment, 120-degree energization is performed, but 150-degree energization and 180-degree energization can be performed instead.

ただし、150度通電を行う場合には、立ち上がりの傾斜波と通電波と立ち下がりの傾斜波を合計した電気角が180度以内になるようにする。   However, when 150-degree energization is performed, the electrical angle obtained by adding up the rising slope wave, the energization wave, and the falling slope wave is set to be within 180 degrees.

また、180度通電では、通電幅が180度であるため、この180度通電幅の立ち上がり部分と立ち下がり部分に傾斜波を設け、全体として180度通電になるようにする。   Further, in the 180-degree energization, the energization width is 180 degrees. Therefore, ramp waves are provided at the rising and falling portions of the 180-degree energization width so that the energization is 180 degrees as a whole.

(2)変更例2
上記実施形態では、回転子の位置を位置検出素子によって検出したが、これに変えて、各固定子巻線の誘起電圧を検出し、この検出した各相の誘起電圧に基づいて回転数を検出するセンサーレス回路であってもよい。
(2) Modification example 2
In the above embodiment, the position of the rotor is detected by the position detection element. Instead, the induced voltage of each stator winding is detected, and the number of rotations is detected based on the detected induced voltage of each phase. It may be a sensorless circuit.

(3)変更例3
上記実施形態では、三相の固定子巻線に対する誘起電圧が台形波になるように回転子のロータマグネットが着磁されていたが、これに限らず正弦波であっても従来よりもモータ効率を上昇させることができる。
(3) Modification 3
In the above embodiment, the rotor magnet of the rotor is magnetized so that the induced voltage with respect to the three-phase stator winding becomes a trapezoidal wave. Can be raised.

本発明のブラシレスDCモータの駆動装置は、家電機器、例えば空調機の駆動源等に好適である。   The brushless DC motor drive device of the present invention is suitable for household appliances, for example, a drive source of an air conditioner.

本発明の一実施形態を示すブラシレスDCモータの駆動装置のブロック図である。It is a block diagram of the drive device of the brushless DC motor which shows one Embodiment of this invention. 台形波変調波形の波形図である。It is a wave form diagram of a trapezoid wave modulation waveform. 三相の回転パルス、従来例の120度通電の三相の通電波、本実施形態の三相の台形波を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the three-phase rotation pulse, the three-phase energization wave of 120 degree energization of a prior art example, and the three-phase trapezoid wave of this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 モータ
12 駆動装置
14 インバータ回路
16 上アーム駆動回路
18 下アーム駆動回路
20 位置推定回路
22 通電回路
24 変調波形生成回路
26 カウンタ回路
28 台形波生成回路
30 三角波発振回路
32 コンパレータ
34 三相分配回路
36 モータ電源
38 ホールIC
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Motor 12 Drive apparatus 14 Inverter circuit 16 Upper arm drive circuit 18 Lower arm drive circuit 20 Position estimation circuit 22 Current supply circuit 24 Modulation waveform generation circuit 26 Counter circuit 28 Trapezoid wave generation circuit 30 Triangular wave oscillation circuit 32 Comparator 34 Three-phase distribution circuit 36 Motor power supply 38 Hall IC

Claims (6)

前記三相のブラシレスDCモータの三相の固定子巻線へ駆動電流をそれぞれ供給するインバーター回路と、
前記ブラシレスDCモータの回転子の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記回転数検出手段からの回転パルスの周期と、外部からの速度指令信号に基づいて前記インバーター回路へ制御信号を出力する制御手段と、
を有するブラシレスDCモータの駆動装置において、
前記制御手段は、
前記回転パルスの周期、タイミングに基づいて矩形波である通電波形を生成する通電回路と、
前記回転パルスの周期、タイミングに基づいて立ち上がりの傾斜波と立ち下がりの傾斜波とを生成する台形波生成手段と、
前記立ち上がりの傾斜波と前記通電波と前記立ち下がりの傾斜波を合成し、前記速度指令信号によって振幅を決定して台形波を生成する台形波変調波生成手段と、
所定の周期で三角波を発振する三角波発振回路と、
前記台形波と前記三角波とからPWM変調波を生成するPWM変調回路と、
前記PWM変調波に基づいて前記制御信号を生成する駆動回路と、
を有する
ことを特徴とするブラシレスDCモータの駆動装置。
An inverter circuit for supplying drive current to the three-phase stator winding of the three-phase brushless DC motor;
A rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the rotor of the brushless DC motor;
Control means for outputting a control signal to the inverter circuit based on a rotation pulse period from the rotation speed detection means and a speed command signal from the outside,
In the drive device of the brushless DC motor having
The control means includes
An energization circuit that generates an energization waveform that is a rectangular wave based on the period and timing of the rotation pulse;
A trapezoidal wave generating means for generating a rising ramp wave and a falling ramp wave based on the period and timing of the rotation pulse;
A trapezoidal modulated wave generating means for generating a trapezoidal wave by combining the rising ramp wave, the energization wave, and the falling ramp wave, determining an amplitude according to the speed command signal;
A triangular wave oscillation circuit that oscillates a triangular wave at a predetermined period;
A PWM modulation circuit that generates a PWM modulated wave from the trapezoidal wave and the triangular wave;
A drive circuit for generating the control signal based on the PWM modulated wave;
A drive device for a brushless DC motor, comprising:
前記ブラシレスDCモータの回転子の誘起電圧が台形波になるように、前記回転子のロータマグネットが着磁されている
ことを特徴とする請求項1に記載のブラシレスDCモータの駆動装置。
The drive device for a brushless DC motor according to claim 1, wherein the rotor magnet of the rotor is magnetized so that the induced voltage of the rotor of the brushless DC motor becomes a trapezoidal wave.
前記通電回路は、
120度通電、150度通電、または、180度通電を行う
ことを特徴とする請求項1に記載のブラシレスDCモータの駆動装置。
The energization circuit is
The brushless DC motor drive device according to claim 1, wherein 120-degree conduction, 150-degree conduction, or 180-degree conduction is performed.
前記立ち上がりの傾斜波と前記立ち下がりの傾斜波の幅が、電気角10度から60度の間の幅をそれぞれ有する
ことを特徴とする請求項1に記載のブラシレスDCモータの駆動装置。
2. The driving device for a brushless DC motor according to claim 1, wherein widths of the rising slope wave and the falling slope wave each have a width between 10 degrees and 60 degrees in electrical angle.
前記回転数検出回路は、
前記ブラシレスDCモータの回転子の近傍に位置検出素子を有し、
前記位置検出素子からの位置信号に基づいて前記回転数を検出する
ことを特徴とする請求項1に記載のブラシレスDCモータの駆動装置。
The rotation speed detection circuit includes:
A position detection element in the vicinity of the rotor of the brushless DC motor;
The brushless DC motor drive device according to claim 1, wherein the rotational speed is detected based on a position signal from the position detection element.
前記回転数検出回路は、
前記各固定子巻線の誘起電圧を検出し、この検出した各相の誘起電圧に基づいて前記回転数を検出する
ことを特徴とする請求項1に記載のブラシレスDCモータの駆動装置。
The rotation speed detection circuit includes:
The brushless DC motor drive device according to claim 1, wherein an induced voltage of each stator winding is detected, and the number of rotations is detected based on the detected induced voltage of each phase.
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